JP2585551Y2 - エンジン排気音の適応型能動消音装置 - Google Patents

エンジン排気音の適応型能動消音装置

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JP2585551Y2
JP2585551Y2 JP1992001297U JP129792U JP2585551Y2 JP 2585551 Y2 JP2585551 Y2 JP 2585551Y2 JP 1992001297 U JP1992001297 U JP 1992001297U JP 129792 U JP129792 U JP 129792U JP 2585551 Y2 JP2585551 Y2 JP 2585551Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、エンジン排気音の適応
型能動消音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、エンジン排気音の消音手段と
しては、マフラ(消音器)が代表的である。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】ところで、近年におい
ては、エンジン排気音をマフラを使用しないで消すため
の研究が行なわれるようになってきた。本考案は、この
ような状況下において創案されたもので、エンジン排気
音を適応フィルタを用いて能動的に消音できるようにし
た、エンジン排気音の適応型能動消音装置を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】このため、本考案のエン
ジン排気音の適応型能動消音装置は、中央部に貫通穴を
有し該貫通穴にエンジンの排気管が嵌挿されるとともに
該排気管の出口付近に配置されるスピーカと、該排気管
外に配置され該排気管から排出される排気音を参照信号
として検出する参照信号検出手段と、該スピーカからの
音と排気音との合成音を制御点信号として検出する制御
点信号検出手段と、該参照信号検出手段で検出された参
照信号と該制御点信号検出手段で検出された制御点信号
とを受けて、該制御点信号が最小となるように該スピー
カからの音波信号を制御するための適応フィルタを用い
た制御手段とをそなえたことを特徴としている(請求項
1)。
【0005】また、本考案のエンジン排気音の適応型能
動消音装置は、該参照信号検出手段および該制御点信号
検出手段がそれぞれマイクロホンで構成され、該参照信
号検出手段を構成するマイクロホンが、該排気管出口に
向けて配設されるとともに、該制御点信号検出手段を構
成するマイクロホンが、該スピーカに向けて配設された
ことを特徴としている(請求項2)。
【0006】さらに、本考案のエンジン排気音の適応型
能動消音装置は、該スピーカが車両のリヤバンパをバッ
クキャビティとして利用すべく、該スピーカが内部空洞
式リヤバンパに取り付けられていることを特徴としてい
る(請求項3)。
【0007】
【作用】上述の本考案のエンジン排気音の適応型能動消
音装置では、排気管外に配置された参照信号検出手段に
て、排気管から排出される排気音を参照信号として検出
し、制御点信号検出手段にて、スピーカからの音と排気
音との合成音を制御点信号として検出し、これらの参照
信号と制御点信号とを、適応フィルタを用いた制御手段
へ入力することにより、制御点信号が最小となるよう
に、スピーカからの音波信号を制御する。ここで、スピ
ーカの中央部を排気管が貫通しているので、排気管の音
源中心とスピーカの音源中心とが略一致し、制御点以外
の位置において、かえって排気音が増幅されるようなこ
ともなく、広範囲に亘って消音効果が得られる(請求項
1)。
【0008】また、本考案のエンジン排気音の適応型能
動消音装置(請求項2)では、排気管出口に向けて配設
されたマイクロホンで、参照信号が検出されるととも
に、スピーカに向けて配設されたマイクロホンで、制御
点信号が検出される。さらに、本考案のエンジン排気音
の適応型能動消音装置では(請求項3)、スピーカが車
両のリヤバンパをバックキャビティとして利用してい
る。
【0009】
【実施例】以下、図面により、本考案の一実施例として
のエンジン排気音の適応型能動消音装置について説明す
ると、図1は本装置の概略構成図、図2は図1のII−
II矢視図、図3はスピーカとマイクの取付例を側方か
らみた模式図、図4はスピーカとマイクの取付例を後方
からみた模式図、図5はマイクの指向特性を説明する
図、図6は適応フィルタによる制御アルゴリズムを説明
する図、図7はその作用説明図である。
【0010】さて、この実施例では、図1〜図4に示す
ように、車載用エンジンEの排気管1の出口付近に、ス
ピーカ2が嵌挿されている。すなわち、このスピーカ2
は、スピーカコーン,永久磁石の中央部をそれぞれ穴明
けし、この穴(貫通穴)2aに適宜の断熱材を介して排
気管1を通しているのである。また、このときに、排気
管1の中心とスピーカ2の中心とが略一致するようにス
ピーカ2が取り付けられている。また、このスピーカ2
は、図3,図4に示すように、車体後端下部に取り付け
られた内部空洞式リヤバンパ3に取り付けられており、
これにより、スピーカ2は車両のリヤバンパ3をバック
キャビティとして利用していることになる。
【0011】さらに、排気管1から排出される排気音を
参照信号として検出する参照信号検出手段4が設けられ
るとともに、スピーカ2からの音と排気音との合成音を
制御点信号として検出する制御点信号検出手段5が設け
られている。ここで、上記の参照信号検出手段4および
制御点信号検出手段5はそれぞれマイクロホン4a,5
aで構成され、更に参照信号検出手段4を構成するマイ
クロホン(参照マイク)4aは、図3に示すように、排
気管1の外側において、排気管1の出口に向けて配設さ
れるとともに、制御点信号検出手段5を構成するマイク
ロホン(制御マイク)5aは、スピーカ2に向けて配設
されている。なお、少なくとも参照マイク4aの指向特
性は図5のようになっており、このような指向特性のマ
イクは安価で求められる。
【0012】さらに、これらの参照マイク4aや制御マ
イク5aの排気管1への取付方は次のとおりである。す
なわち、図3,図4に示すように、排気管1に嵌挿され
るセラミック製の支持部材6に、参照マイク4aが排気
管1の出口に向けて配設されるとともに、制御マイク5
aがスピーカ2に向けて配設されている。なお、この支
持部材6は、複数箇所をボルト6aを締め付けること
で、排気管1に取り付けられるようになっている。
【0013】ところで、参照信号検出手段4で検出され
た参照信号と制御点信号検出手段5で検出された制御点
信号とを受けて、制御点信号が最小となるように、スピ
ーカ2からの音波信号を制御するためのコントローラ7
が設けられているが、このために、このコントローラ7
は、最小自乗誤差推定法(LMS法)によるアルゴリズ
ムを用いた適応フィルタを有する制御手段として構成さ
れている。すなわち、このコントローラ7では、参照マ
イク4aで検出された参照信号と制御マイク5aで検出
された制御点信号とから、上記LMS法によるアルゴリ
ズムを用いて、適応フィルタのフィルタ係数を更新して
いくようになっている。なお、このコントローラ7は、
電源オンにてスタンドアロン動作するようになってい
る。
【0014】つぎに、このコントローラ7で実行される
基本アルゴリズムについて説明すると、まず、このコン
トローラ7での消音制御(アクティブノイズコントロー
ル)はFiltered−X LMSアルゴリズムを用
いた適応FIRフィルタにより行なう。基本ブロック図
を図6に示す。このブロック図において、Wは適応FI
Rフィルタ、LMSはLMSアルゴリズムである。
【0015】そして、このコントローラ7においては、
排気音源より参照信号X(t)を入力し、FIRにより
畳み込んで出力Y(t)を求める。すなわち、Y(t)
は次の(1)式で表される。 Y(t)=ΣW(i)X(t−i) ・・(1) なお、この(1)式については、i=0〜N−1につい
ての総和をとるようになっている。
【0016】また、このコントローラ7で、−Y(t)
を出力すると、音場の伝達特性により、制御点における
誤差信号Eが得られる。 E(t)=T(z)X(z)−D(z)Y(z) ・・(2) ここで、Tは排気音伝達系の特性〔排気音源(参照マイ
ク4a設置位置)から制御点(制御マイク5a設置位
置)までの音響伝達特性を含む〕、Dは消音伝達系の特
性〔スピーカ2から制御点(制御マイク5aの設置位
置)までの音響伝達特性を含む〕である。
【0017】さらに、上記の誤差信号E(t)とX
(t)よりLMSアルゴリズム(符号LMS参照)を用
いて、適応フィルタWのフィルタ係数W(i)を更新す
る。つまり、 Wn(i)=Wo(i)+kE(t)X(t−i) (i=0〜N−1) ・・(3) ここで、Wn(i)は更新後のフィルタ係数、Wo
(i)は更新前のフィルタ係数、kは更新係数である。
【0018】これにより、フィルタは誤差信号を最小と
する最適フィルタに収束するのである。このように適応
フィルタを用いてエンジン排気音を能動的にしかも効果
的に消音できるが、更に参照マイク4aや制御マイク5
aおよびスピーカ2を排気管1の外部に取り付けられて
いるので、排気管内のような高温,高湿環境下に、参照
マイクや制御マイクおよびスピーカを設置する場合に比
べ、安価なマイク等の使用が可能となり、コストの低減
に寄与するのである。
【0019】また、スピーカ2の中央部に貫通穴2aを
設け、この貫通穴2aに排気管1が貫通するようにスピ
ーカ2を配設することにより、排気管1の音源中心とス
ピーカ2の音源中心とが略一致し、制御点以外の位置に
おいて、かえって排気音が増幅されるようなこともな
く、広範囲に亘って消音効果を得ることができるように
なる。また、スピーカ2が内部空洞式リヤバンパ3に取
り付けられているので、スピーカ3が車両のリヤバンパ
3をバックキャビティとして利用することができ、これ
により省スペース化をはかりながら、効果的な消音を実
行できる。なお、本消音装置を作動させない場合(シス
テムオフ時)、騒音レベルは図7に実線で示す特性Aの
ようになるが、本消音装置を作動させた場合(システム
オン時)、騒音レベルは図7に点線で示す特性Bのよう
になる。これからも、本装置によって、広い周波数にわ
たって、優れた消音効果が得られていることがわかる。
【0020】
【考案の効果】以上詳述したように、本考案のエンジン
排気音の適応型能動消音装置(請求項1)によれば、
央部に貫通穴を有し該貫通穴にエンジンの排気管が嵌挿
されるとともに該排気管の出口付近に配置されるスピー
カと、該排気管外に配置され該排気管から排出される排
気音を参照信号として検出する参照信号検出手段と、該
スピーカからの音と排気音との合成音を制御点信号とし
て検出する制御点信号検出手段と、該参照信号検出手段
で検出された参照信号と該制御点信号検出手段で検出さ
れた制御点信号とを受けて、該制御点信号が最小となる
ように該スピーカからの音波信号を制御するための適応
フィルタを用いた制御手段とをそなえるという簡素な構
成で、適応フィルタを用いてエンジン排気音を能動的に
しかも効果的に消音できる利点があるほか、排気管の音
源中心とスピーカの音源中心とが略一致するため、制御
点以外の位置において、かえって排気音が増幅されるよ
うなこともなく、広範囲に亘って消音効果を得ることが
できるという利点がある。
【0021】また、本考案のエンジン排気音の適応型能
動消音装置(請求項2)では、該参照信号検出手段およ
び該制御点信号検出手段がそれぞれマイクロホンで構成
され、該参照信号検出手段を構成するマイクロホンが、
該排気管出口に向けて配設されるとともに、該制御点信
号検出手段を構成するマイクロホンが、該スピーカに向
けて配設されているので、マイクを排気管の外部に取り
付けることができ、これにより、排気管内のような高
温,高湿環境下に、マイクを設置する場合に比べ、安価
なマイクの使用が可能となり、その結果、コストの低減
に寄与するという利点がある。
【0022】さらに、本考案のエンジン排気音の適応型
能動消音装置(請求項3)では、該スピーカが内部空洞
式リヤバンパに取り付けられているので、スピーカが車
両のリヤバンパをバックキャビティとして利用すること
ができ、これにより省スペース化をはかりながら、効果
的な消音を実行できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例としてのエンジン排気音の適
応型能動消音装置の概略構成図である。
【図2】図1のII−II矢視図である。
【図3】スピーカとマイクの取付例を側方からみた模式
図である。
【図4】スピーカとマイクの取付例を後方からみた模式
図である。
【図5】マイクの指向特性を説明する図である。
【図6】適応フィルタによる制御アルゴリズムを説明す
る図である。
【図7】本考案の一実施例の作用説明図である。
【符号の説明】
1 排気管 2 スピーカ2a 貫通穴 3 リヤバンパ 4 参照信号検出手段 4a 参照マイク 5 制御点信号検出手段 5a 制御マイク 6 支持部材 6a ボルト 7 コントローラ(適応フィルタを用いた制御手段) E エンジン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 1/00 G10K 11/178

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部に貫通穴を有し該貫通穴にエンジ
    ンの排気管が嵌挿されるとともに該排気管の出口付近に
    配置されるスピーカと、 該排気管外に配置され 該排気管から排出される排気音を
    参照信号として検出する参照信号検出手段と、 該スピーカからの音と排気音との合成音を制御点信号と
    して検出する制御点信号検出手段と、 該参照信号検出手段で検出された参照信号と該制御点信
    号検出手段で検出された制御点信号とを受けて、該制御
    点信号が最小となるように該スピーカからの音波信号を
    制御するための適応フィルタを用いた制御手段とをそな
    えたことを特徴とする、エンジン排気音の適応型能動消
    音装置。
  2. 【請求項2】 該参照信号検出手段および該制御点信号
    検出手段がそれぞれマイクロホンで構成され、該参照信
    号検出手段を構成するマイクロホンが、該排気管出口に
    向けて配設されるとともに、該制御点信号検出手段を構
    成するマイクロホンが、該スピーカに向けて配設された
    ことを特徴とする、請求項1記載のエンジン排気音の適
    応型能動消音装置。
  3. 【請求項3】 該スピーカが車両のリヤバンパをバック
    キャビティとして利用すべく、該スピーカが内部空洞式
    リヤバンパに取り付けられていることを特徴とする、請
    求項1記載のエンジン排気音の適応型能動消音装置。
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JPH04262012A (ja) * 1991-01-29 1992-09-17 Sango:Kk アクティブキャンセルマフラ

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